CN108493079A - 一种熔断器用灭弧材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种熔断器用灭弧材料及其制备方法，材料是由以下质量份的组分组成：3～5份麻短切纤维、8～12份环氧树脂、5～8份脲醛树脂，本发明提出的一种熔断器用灭弧材料及其制备方法，采用麻短切纤维、环氧树脂和脲醛树脂原材料，按照不同的配比，在模具中浇铸固化而成。麻短切纤维为纤维结构，表面有孔洞，能完全分解为二氧化碳和水，可以保证有充足的气源。环氧树脂的粘合力较强，脲醛树脂材料比较环保。经过不同配比的混合，有效的改善了灭弧管的机械强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
Description
技术领域
本发明属于灭弧材料技术领域，尤其是一种熔断器用灭弧材料及其制备方法。
背景技术
熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是一种过电保护器，其根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。而熔管对熔断器实现其灭弧功能，保持开断能力有至关重要的作用。在电网运行过程中，熔断器承担着开断线路短路故障电流的保护作用。短路电流越大，电弧能量越大，燃烧越强烈，电弧熄灭的时间越长。电弧燃烧产生的热量、气体的膨胀和气体电离分解物对熔断器有极大的危害。为了减小电弧危害，熔管灭弧材料的选择和制备至关重要。
作为一种性能优异的灭弧材料，必须满足以下几个条件：
(1)在电弧热作用下，能产生大量去游离气体，这种气体能吸收电子，具有高的耐电强度，从而提高开断后气体间隙的击穿电压，减少电击穿的可能性。或这种气体导热能力强，扩散系数较大，能迅速导散电弧热，从而减少游离而发生热击穿。
(2)在电弧热作用下不会碳化或只是轻微碳化，因碳是电的良导体，其大量存在会使电弧间隙的介电强度大大降低，结果发生重击穿或重燃。
(3)有较高的机械强度，因开断时产生的气压很大，强度不高，易使灭弧材料碎裂喷出。
(4)有良好的耐热性。熔丝通电时会使灭弧管受热，有时灭弧管温度可达100℃，通过瞬间较大电流时温度还会更高。
(5)耐老化，特别是在户外使用的灭弧材料，长期处于光、电、热、湿的影响之下，若材料易于老化，则试用期会大大缩短，并严重影响产品的运行可靠性。
目前，国内高压电器产品所用的灭弧材料仍以红钢纸(反白纸)为主，这种材料是以棉浆纸经氯化锌处理，通过热压或热卷，再脱氯化锌后干燥而成。制造工艺复杂，且材料的耐热性、灭弧性能均受到一定限制，特别是红钢纸易受潮而改变尺寸，这对某些配合间隙要求高的高压电器产品来说，是个大忌。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种熔断器用灭弧材料及其制备方法。
具体技术方案如下：
一种熔断器用灭弧材料，其特征在于，该材料是由以下质量份的组分组成：
麻短切纤维 3～5份
环氧树脂 8～12份
脲醛树脂 5～8份
优选地，所述麻短切纤维的长度为2-4mm。
一种熔断器用灭弧材料的制备方法，制备方法如下：
S1、将脲醛树脂溶液与麻短切纤维混合均匀，呈现粘性蓬松状；
S2、将S1中粘性蓬松状的混合物与环氧树脂预聚体混合均匀；
S3、使用有机溶剂调节S2的混合溶液粘度至10000-15000mPa·s；
S4、将S3中的混合溶液浇铸在圆管状模具中；
S5、将S4中的圆管状模具放置在烘箱中，调节烘箱温度为60～100℃，加热2～4h；
S6、将S5的圆管脱模，得到灭弧材料。
优选地，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、DMF和苯甲酸中的一种或多种。
优选地，所述步骤S4还包括在圆管状模具表面上均匀涂布脱模剂。
优选地，所述步骤S4中的圆管状模具的内径为8～9mm，外径为12～13mm。
优选地，所述步骤S1中脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
优选地，所述步骤S2中环氧树脂预聚体的制备方法为：环氧树脂与偏苯三酸酐按10：0.5-2.5的比例，在80-110℃下反应1.5-3h。
优选地，所述步骤S6中圆管脱模的温度为50～60℃。
相对于现有技术，本发明提出的一种熔断器用灭弧材料及其制备方法具有以下优势：
本发明提出的一种熔断器用灭弧材料及其制备方法，采用麻短切纤维、环氧树脂和脲醛树脂原材料，按照不同的配比，在模具中浇铸固化而成。麻短切纤维为纤维结构，表面有孔洞，能完全分解为二氧化碳和水，可以保证有充足的气源。环氧树脂的粘合力较强，脲醛树脂材料比较环保。经过不同配比的混合，有效的改善了灭弧管的机械强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
附图说明
图1为本发明实施例1的材料热分解曲线；
图2为本发明实施例2的材料热分解曲线；
图3为本发明实施例3的材料热分解曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种熔断器用灭弧材料是由以下质量份的组分组成：
麻短切纤维 3份
环氧树脂 8份
脲醛树脂 5份
所述麻短切纤维的长度为2mm。
本材料的制备方法为：
S1、将脲醛树脂溶液与麻短切纤维混合均匀，呈现粘性蓬松状；
S2、将S1中粘性蓬松状的混合物与环氧树脂预聚体混合均匀；
S3、使用丙酮调节S2的混合溶液粘度至10000mPa·s；
S4、将S3中的混合溶液浇铸在圆管状模具中，浇铸之前，需要在圆管状模具表面上均匀涂布脱模剂；
S5、将S4中的圆管状模具放置在烘箱中，调节烘箱温度为60℃，加热4h；
S6、将S5的圆管脱模，得到灭弧材料，圆管脱模温度控制在50℃左右，这样脱模更容易一些。
所述圆管状模具的内径为8mm，外径为12mm。
所述脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000mPa·s，所述粘度用粘度计测量，边溶解边测量。
所述环氧树脂预聚体的制备方法为：环氧树脂与偏苯三酸酐按10：0.5的比例，在80℃下反应1.5h。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为86.45％，分解完成温度为450℃。曲线如图1所示。
实施例二
一种熔断器用灭弧材料是由以下质量份的组分组成：
麻短切纤维 5份
环氧树脂 12份
脲醛树脂 8份
所述麻短切纤维的长度为4mm。
本材料的制备方法为：
S1、将脲醛树脂溶液与麻短切纤维混合均匀，呈现粘性蓬松状；
S2、将S1中粘性蓬松状的混合物与环氧树脂预聚体混合均匀；
S3、使用乙酸乙酯调节S2的混合溶液粘度至15000mPa·s；
S4、将S3中的混合溶液浇铸在圆管状模具中，浇铸之前，需要在模具表面上均匀涂布脱模剂；
S5、将S4中的圆管状模具放置在烘箱中，调节烘箱温度为100℃，加热2h；
S6、将S5的圆管脱模，得到灭弧材料，圆管脱模温度控制在60℃左右，这样脱模更容易一些。
所述圆管状模具的内径为9mm，外径为13mm。
所述脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为17000mPa·s，所述粘度用粘度计测量，边溶解边测量。
所述环氧树脂预聚体的制备方法为：环氧树脂与偏苯三酸酐按10：2.5的比例，在110℃下反应3h。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为86.32％，分解完成温度为450℃。所得的热分解曲线如图2所示。
实施例三
一种熔断器用灭弧材料是由以下质量份的组分组成：
麻短切纤维 4份
环氧树脂 10份
脲醛树脂 6份
所述麻短切纤维的长度为3mm。
本材料的制备方法为：
S1、将脲醛树脂溶液与麻短切纤维混合均匀，呈现粘性蓬松状；
S2、将S1中粘性蓬松状的混合物与环氧树脂预聚体混合均匀；
S3、使用苯甲酸调节S2的混合溶液粘度至13000mPa·s；
S4、将S3中的混合溶液浇铸在圆管状模具中，浇铸之前，需要在模具表面上均匀涂布脱模剂；
S5、将S4中的圆管状模具放置在烘箱中，调节烘箱温度为80℃，加热3h；
S6、将S5的圆管脱模，得到灭弧材料，圆管脱模温度控制在80℃左右，这样脱模更容易一些。
所述圆管状模具的内径为9mm，外径为13mm。
所述脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为15000mPa·s，所述粘度用粘度计测量，边溶解边测量。
所述环氧树脂预聚体的制备方法为：环氧树脂与偏苯三酸酐按10：1.5的比例，在100℃下反应2h。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为84.85％，分解完成温度为460℃。所得的热分解曲线如图3所示。
本发明所选的三种原料，麻短切纤维为纤维结构，表面有孔洞，能完全分解为二氧化碳和水，可以保证有充足的气源。环氧树脂的粘合力较强，脲醛树脂材料比较环保。这三种原料的分解温度呈梯度分布，受热分解的顺序依次为脲醛树脂、麻短切纤维和环氧树脂。
综上所述，本发明提出的一种熔断器用灭弧材料及其制备方法，采用麻短切纤维、环氧树脂和脲醛树脂原材料，按照不同的配比，在模具中浇铸固化而成。麻短切纤维为纤维结构，表面有孔洞，能完全分解为二氧化碳和水，可以保证有充足的气源。环氧树脂的粘合力较强，脲醛树脂材料比较环保。经过不同配比的混合，有效的改善了灭弧管的机械强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。
Claims (9)
1.一种熔断器用灭弧材料，其特征在于，该材料是由以下质量份的组分组成：
麻短切纤维 3～5份
环氧树脂 8～12份
脲醛树脂 5～8份。
2.根据权利要求1所述的一种熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述麻短切纤维的长度为2-4mm。
3.根据权利要求1～2中任意一项所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，制备方法如下：
S1、将脲醛树脂溶液与麻短切纤维混合均匀，呈现粘性蓬松状；
S2、将S1中粘性蓬松状的混合物与环氧树脂预聚体混合均匀；
S3、使用有机溶剂调节S2的混合溶液粘度至10000-15000mPa·s；
S4、将S3中的混合溶液浇铸在圆管状模具中；
S5、将S4中的圆管状模具放置在烘箱中，调节烘箱温度为60～100℃，加热2～4h；
S6、将S5的圆管脱模，得到灭弧材料。
4.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、DMF和苯甲酸中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4还包括在圆管状模具表面上均匀涂布脱模剂。
6.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的圆管状模具的内径为8～9mm，外径为12～13mm。
7.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
8.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中环氧树脂预聚体的制备方法为：环氧树脂与偏苯三酸酐按10：0.5-2.5的比例，在80-110℃下反应1.5-3h。
9.根据权利要求3所述的一种熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中圆管状脱模的温度为50～60℃。
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